C++ STL简述

摘要

前言 最近要找工作,免不得要有一番笔试,今年好像突然就都流行在线笔试了,真是搞的我一塌糊涂。有的公司呢,不支持 […]

前言

最近要找工作,免不得要有一番笔试,今年好像突然就都流行在线笔试了,真是搞的我一塌糊涂。有的公司呢,不支持Python,Java我也不会,C有些数据结构又有些复杂,所以是时候把STL再看一遍了…不会告诉你距离上次使用可能已经有半年以上了。

STL是什么

STL为C++的标准模版库,又称为C++泛型库,在std命名空间中定义了常用的数据结构和算法,使用起来十分方便。

STL提供三种类型的组件:

  1. 容器。主要有两类:顺序容器和关联容器。前者主要包括:vector,list,deque和string等,为一些列元素的有序集合。后者主要有:set,multiset,map和multimap,包含查找元素的键值
  2. 迭代器的作用是遍历容器
  3. 算法库。主要包括四类算法:排序算法,不可变序算法,变序性算法和数值算法

容器常用操作

这一节主要说一下各种容器的常用操作,直接看代码实例即可。

vector

向量容器可以像数组一样对元素进行随机访问,还可以在尾部插入元素,完全可以替代数组。具有内存自动管理的功能,对元素的插入和删除可以动态调整所占用的内存空间。

#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

// sort指定的排序算法 
bool Comp(const int &a, const int &b){
        if(a!=b)
            return a>b;
        else
            return a>b; 
} 

int main(void){
    // 初始化有三种方式
    // 元素下标均从0开始 
    vector<int> v1;  //不指定元素个数 
    vector<double> v2(10); // 10个元素,每个初值窦唯0.0 
    vector<int> v3(10, 1);  // 10个元素,每个值都为1
    
    // 尾部追加新元素
    v1.push_back(1);
    
    // 有2种方式访问元素 
    // 使用下标方式访问元素
    cout<<v2[8]<<endl;
    
    // 使用迭代器访问 
    vector<int>::iterator it;
    for(it=v1.begin();it!=v1.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
        
    // 元素的插入  注意:插入的位置为迭代器的位置,不是下标 
    v3.insert(v3.begin()+2, 0);
    
    // 元素的删除,删除迭代器所指的一个元素或一段区间的所有元素
    v3.erase(v3.begin()+2); // 删除第3个元素
    v3.erase(v3.begin()+1, v3.begin()+5); // 第二到第五个,前开后闭
    
    // 清空
    v3.clear(); 
    
    // 判断是否为空
    v1.empty();  // 为空则返回假,反之为真 
    
    // 查看元素个数
    v2.size();
    
    // reverse反向排列算法,需#include<algorithm> 
    reverse(v1.begin(), v1.end());
    
    // 排序,需#include<algorithm> 
    sort(v1.begin(), v1.end());
    // 自己指定排序算法
    sort(v1.begin(), v1.end(), Comp);    
     
}

string

可以把string理解为字符串类,提供了添加、删除、替换、查找和比较丰富的方法,当然也可以使用vector来处理字符串,但是不如string功能丰富。同时可以使用vector这样的向量,类似于字符数组。

#include<string>
#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

// sort指定的排序算法 
bool Comp(const int &a, const int &b){
        if(a!=b)
            return a>b;
        else
            return a>b; 
} 

int main(void){
    // 创建string对象
    string s;
    
    // 赋值
    s = "abc";  // or cin>>s;  or char ss[5000]; scanf("%s", &ss); s=ss;
    
    // 尾部添加字符 
    s = s + 'd';
    
    // 尾部添加字符串
    s = s + "hello world";
     
    // append()方法添加
    s.append("123");
    
    // 插入字符到迭代器的位置之前
    s.insert(s.begin(), 'p');
     
    // 访问string对象元素
    cout<<s[0]<<endl;
    
    //删除string对象元素
    s.erase(s.begin());
    s.erase(s.begin(), s.begin()+2);
    
    //长度
    cout<<s.length()<<endl;
     
    // 判断空
    cout<<s.empty()<<endl;
    
    // 替换
    s.replace(3, 3, "good"); // 从第四个起,连续三个字符替换成good
    
    // 搜索
    cout<<s.find('c')<<endl; // 查到返回下标,反之返回4294967295 
    cout<<s.find("123")<<endl;
    
    // 比较
    cout<<s.compare("cat")<<endl; // 比对方大返回1,小为-1,相等为0
    
    // 反向排列reverse
    reverse(s.begin(), s.end());
    
    // string对象做vector元素
    vector<string> v;    
}

set

set实现了红黑树的平衡二叉检索树的数据结构,在插入元素的时候会自动调整二叉树的排列,把元素放到适当的位置,以确保每个子树根节点键值大于左子树所有节点,同时小于右边节点;另外,还要得确保左右子树高度相等。不会插入同样键值的元素。

平衡二叉检索树的检索采用中序遍历算法,构造set的目的是为了快速检索。

#include<string>
#include<vector>
#include<set>
#include<iostream>
using namespace std;

// sort指定的排序算法 
bool Comp(const int &a, const int &b){
        if(a!=b)
            return a>b;
        else
            return a>b; 
} 

int main(void){
    set<int> s;
    
    // 插入
    s.insert(0);
    s.insert(2);
    s.insert(0); // 只有一个0
    
    // 遍历
    set<int>::iterator it;
    for(it=s.begin();it!=s.end();it++)
        cout<<*it<<endl;
    
    // 反向遍历
    for(set<int>::reverse_iterator rit=s.rbegin();rit!=s.rend();rit++)
        cout<<*rit<<endl;
    
    // 删除元素
    s.erase(0);
    
    // 检索,find(),找到,返回迭代器位置,反之返回最后一个元素的后一个位置,即end()
    s.find(20); 
}

map

map映照容器的元素数据由key, value组成,也采用红黑树实现,不允许重复键,比较函数只对value值比较,各项数据可以通过key检索。

#include<string>
#include<vector>
#include<set>
#include<map>
#include<iostream>
using namespace std;

// sort指定的排序算法 
bool Comp(const int &a, const int &b){
        if(a!=b)
            return a>b;
        else
            return a>b; 
} 

int main(void){
    // 初始化 
    map<string, float> m;
    
    // 插入元素
    m["wang"] = 99.9;
    m["zhao"] = 100.0;
    
    // 前向遍历
    map<string, float>::iterator it;
    for(it=m.begin();it!=m.end();it++)
        cout<<(*it).first<<":"<<(*it).second<<endl;
    
    // 删除元素
    m.erase("wang");
    
    // 搜索 ,和set一样 
    it = m.find("zhao");    
}

deque

双端队列,可以在两侧进行操作。

#include<string>
#include<vector>
#include<set>
#include<map>
#include<deque> 
#include<iostream>
using namespace std;

// sort指定的排序算法 
bool Comp(const int &a, const int &b){
        if(a!=b)
            return a>b;
        else
            return a>b; 
} 

int main(void){
    // init
    deque<int> d;
    deque<float> dd(10);
    deque<int> ddd(10, 1);
    
    // 尾部插入,扩张队列 
    d.push_back(1);
    d.push_back(2);
    d.push_back(3);
    
    // 头部插入,会覆盖原有元素
    d.push_front(10);
    d.push_front(20); // 此时为 20, 10, 1 
    
    // 前向遍历
    for(int i=0;i<d.size();i++)
        cout<<d[i]<<endl;
        
    for(deque<int>::iterator it=d.begin();it!=d.end();it++)
        cout<<*it<<endl;
    
    // 反向遍历, deque<int>::reverse_iterator rit, rbegin, rend
    
    // 删除
    d.pop_front();
    d.pop_back();
    d.erase(d.begin());
    
    // 清空
    d.clear();
    
    return 0;    
}

list

双向链表,节点保存不在连续内存中,所以迭代器只能通过 ++ 或 -- 操作来移动到前驱或者后继节点,不能使用 +n 或者 -n 来操作。

#include<string>
#include<vector>
#include<set>
#include<map>
#include<deque> 
#include<iostream>
using namespace std;

// sort指定的排序算法 
bool Comp(const int &a, const int &b){
        if(a!=b)
            return a>b;
        else
            return a>b; 
} 

int main(void){
    // init
    list<int> l;
    list<int> ll(10);
    
    // 插入,3种方法链表都会自动扩张
    l.push_back(1);
    l.push_front(2);
    l.push_back(3);
    l.push_back(4);
    l.insert(l.begin(), 20);
    
    // 遍历同其他容器
    
    // 删除
    l.remove(1); // 删除值为 1的所有元素
    l.pop_front();
    l.pop_back();
    l.erase(l.begin());
    
    // 清空
    l.clear();
     
    // find
    l.find(l.begin(), l.end(), 5);
    
    // sort
    l.sort(); // 升序排序 
     
    // 删除重复元素
    l.unique();
    return 0; 
}

stack

#include<stack>
#include<iostream>
using namespace std;

// sort指定的排序算法 
bool Comp(const int &a, const int &b){
        if(a!=b)
            return a>b;
        else
            return a>b; 
} 

int main(void){
    // init
    stack<int> s;
    
    s.push(1);
    s.push(3);
    s.pop();
    
    s.top();
    
    cout<<s.size()<<endl;
    
    cout<<s.empty()<<endl;
    
    return 0;
}

queue

#include<queue>
#include<iostream>
using namespace std;

// sort指定的排序算法 
bool Comp(const int &a, const int &b){
        if(a!=b)
            return a>b;
        else
            return a>b; 
} 

int main(void){
    queue<int> q;
    
    q.push(1);
    q.push(1);
    q.push(1);
    
    cout<<q.size()<<endl;
    
    cout<<q.front()<<endl;  // 读取队首位置元素
    cout<<q.back()<<endl; // 队尾
    
    cout<<q.empty()<<endl; 
    
    q.pop();
    
}

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